DE102014200714A1 - Simplified constructed inner ring assembly for a multi-row rolling bearing unit - Google Patents
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- F16C2326/02—Wheel hubs or castors
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Wälzlagereinheit (1a), ausgeführt als ein mehrreihiges Schrägwälzlager, die für eine Radlagerung eines Fahrzeugs bestimmt ist, bestehend aus zumindest einem Außenring (3a, 3b) und einer Innenringanordnung (8a) sowie in zwei beabstandeten Reihen an Laufbahnen der Lagerringe geführte Wälzkörper (6a, 6b). Die axial geteilte Innenringanordnung (8a) der Wälzlagereinheit (1a) umfasst zwei Innenringe (7a, 7b), zwischen denen eine Zwischenbuchse (9a) eingesetzt ist. Zur Sicherung einer Axialposition sind alle Bauteile der Innenringanordnung (8a) nach einem vorgespannten Zusammenfügen untrennbar stoffschlüssig verbunden, wodurch sich eine definierte Vorspannung der Wälzlagereinheit (1a) einstellt.The invention relates to a roller bearing unit (1a), designed as a multi-row angular contact bearing, which is intended for a wheel bearing of a vehicle, consisting of at least one outer ring (3a, 3b) and an inner ring assembly (8a) and guided in two spaced rows of raceways of the bearing rings Rolling elements (6a, 6b). The axially divided inner ring arrangement (8a) of the rolling bearing unit (1a) comprises two inner rings (7a, 7b), between which an intermediate bushing (9a) is inserted. To secure an axial position, all components of the inner ring assembly (8a) are inseparably connected integrally by a prestressed assembly, whereby a defined bias of the rolling bearing unit (1a) adjusts.
Description
Die Erfindung betrifft eine Wälzlagereinheit, ausgeführt als ein mehrreihiges Schrägwälzlager, die für eine Radlagerung eines Fahrzeugs bestimmt ist, bestehend aus zumindest einem Außenring und zumindest einem Innenring, zwischen denen Wälzkörper in zwei beabstandeten Reihen an Laufbahnen der Lagerringe geführt sind, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage der Wälzlagereinheit nach Anspruch 9.The invention relates to a rolling bearing unit, designed as a multi-row angular contact bearing, which is intended for a wheel bearing of a vehicle consisting of at least one outer ring and at least one inner ring, between which rolling elements are guided in two spaced rows of raceways of the bearing rings, according to the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for mounting the rolling bearing unit according to claim 9.
Radlagerungen und Radnaben sind insbesondere bei Nutzkraftfahrzeugen hoch beanspruchte Bauteile von Radaufhängungen am Fahrwerk des Kraftfahrzeugs, die unterschiedlichsten Betriebsbeanspruchungen ausgesetzt sind. Dabei sind eine hohe Lebensdauer sowie ein wartungsfreier Einsatz der Radlagerungen entscheidende Wettbewerbsvorteile für Nutzfahrzeuge.Wheel bearings and hubs are especially in commercial vehicles highly stressed components of suspensions on the chassis of the motor vehicle, which are exposed to a variety of operating stresses. A long service life and a maintenance-free use of the wheel bearings are decisive competitive advantages for commercial vehicles.
Bei Radlagereinheiten für Nutzkraftfahrzeuge werden vorwiegend sogenannte Insert-Wälzlagereinheiten mit Kegelrollenlager verwendet. Aus der
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wälzlagereinheit mit verbesserter Funktionalität und Lebensdauer zu schaffen, die einfach aufgebaute und hinsichtlich der Herstellung, der Bearbeitung und Montage optimierte Innenringe umfasst.The invention has for its object to provide a rolling bearing unit with improved functionality and durability, which includes simple design and optimized in terms of manufacturing, machining and assembly inner rings.
Diese Aufgabe wird durch eine Wälzlagereinheit gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst. Die abhängigen, auf den Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.This object is achieved by a roller bearing unit according to the features of claim 1 and by a method according to claim 9. The dependent claims referring back to claim 1 give advantageous developments of the invention again.
Gemäß Anspruch 1 besteht die Lösung der Aufgabe in einer Wälzlagereinheit, die eine axial geteilte Innenringanordnung mit zwei Innenringen aufweist, die allein zusammengefügt oder mit einer zwischen den Innenringen eingesetzten Zwischenbuchse kombiniert sind. Zur Sicherung einer Axialposition der Innenringe und zur Darstellung einer vormontierten, einbaufertigen Wälzlagereinheit werden alle Bauteile der Innenringanordnung zunächst axial vorgespannt und anschließend untrennbar stoffschlüssig verbunden. Alternativ dazu schließt die Erfindung die formschlüssige Verbindung einzelner Bauteile der Innenringanordnung ein.According to claim 1, the solution to the problem in a rolling bearing unit having an axially divided inner ring assembly with two inner rings, which are assembled alone or combined with an intermediate bushing inserted between the inner rings. To secure an axial position of the inner rings and to represent a preassembled, ready-to-mount roller bearing unit, all components of the inner ring assembly are first axially preloaded and then connected inseparably cohesively. Alternatively, the invention includes the positive connection of individual components of the inner ring assembly.
Vorteilhaft stellt sich durch die erfindungsgemäße Maßnahme gleichzeitig ein definiertes Lagerspiel für die Wälzlagereinheit ein, die zwei Kegelrollenlager einschließt. Der Vorteil dieses erfindungsgemäßen Aufbaus der Innenringe besteht insbesondere in der einfachen Handhabung und der Bearbeitbarkeit der Teilabschnitte, der Innenringe. Durch die vereinfachte Bearbeitung können vorteilhaft Innenringe mit einer verbesserten Funktionalität und einer gesteigerten Tragzahl und erhöhten Lebensdauer kostengünstig hergestellt werden. Durch die Erfindung kann eine kompakte Wälzlagereinheit mit definierter und voreingestellter Lagerluft geschaffen werden, die sich durch eine hohe Tragfähigkeit auszeichnet. Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht weiterhin eine reibungsoptimierte Wälzlagerung mit einer lebenslangen Fettschmierung und wirksamer Abdichtung zu realisieren.Advantageously, by the measure according to the invention a defined bearing clearance for the rolling bearing unit, which includes two tapered roller bearings. The advantage of this inventive construction of the inner rings is in particular the ease of handling and the workability of the sections, the inner rings. Owing to the simplified machining, it is advantageously possible to inexpensively produce inner rings with improved functionality and increased load rating and increased service life. By the invention, a compact rolling bearing unit can be created with defined and preset bearing clearance, which is characterized by a high load capacity. The concept according to the invention also makes it possible to realize a friction-optimized roller bearing with life-long grease lubrication and effective sealing.
Weiterhin bietet das erfindungsgemäße Konzept die Möglichkeit, einen standardisierten Innenring einzusetzen, dessen erweiterte Funktionalität als Insert-Innenring durch ein stoffschlüssig angefügtes weiteres Bauteil realisierbar ist. Durch die stoffschlüssige Verbindung der Innenringe wird ein Auseinanderfallen der vormontierbaren Wälzlagereinheit wirksam verhindert, wodurch keine axiale Sicherung erforderlich ist. Außerdem kann erfindungsgemäß eine Bauteilreduzierung erreicht werden, da durch die stoffschlüssig zusammengefügten Innenringe bzw. deren Ringabschnitte beispielsweise eine mittige Dichtung innerhalb der Wälzlagereinheit entfallen kann.Furthermore, the concept according to the invention offers the possibility of using a standardized inner ring, the extended functionality of which can be realized as an insert inner ring by means of a further component that is attached by a material fit. By the cohesive connection of the inner rings is a falling apart of the preassembled rolling bearing unit effectively prevented, whereby no axial securing is required. In addition, according to the invention, a component reduction can be achieved since, for example, a central seal within the rolling bearing unit can be dispensed with by the cohesively joined inner rings or their annular sections.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung zur Darstellung von Insert-Innenringen sieht vor, dass jeder mehrfach axial geteilte Innenring in Teilabschnitte, wie Bordscheibe, Laufring und Abstandsring, aufgeteilt ist, wobei jeweils eine Trennfuge die Teilabschnitte trennt. Dazu bietet es sich an, die Lage von Trennfugen zwischen einzelnen Elementen entsprechend den auftretenden Belastungen anzuordnen. Um eine Kraftübertragung in voller Breite von dem Wälzkörper auf den Laufring zu erreichen, verläuft die Trennfuge zwischen der Bordscheibe und dem Laufring entsprechend der Richtung von dem Druckwinkel des Kegelradlagers. Durch die mehrfach axial geteilten Innenringe ergeben sich einfache Teilabschnitte, die kostenoptimiert herstellbar sind und deren Bearbeitung sich vereinfacht, da beispielsweise ein Hinterstich zwischen dem Bord und der Lauffläche des Innenrings entfällt.A preferred embodiment of the invention for the representation of insert inner rings provides that each multiple axially divided inner ring is divided into sections, such as flange, raceway and spacer ring, each separating a parting line divides the sections. For this purpose, it makes sense to arrange the location of joints between individual elements according to the loads occurring. In order to achieve full width power transmission from the rolling element to the raceway, the parting line between the flanged wheel and the raceway extends in accordance with the direction of the contact angle of the bevel gear bearing. The multiple axially divided inner rings result in simple sections that can be produced cost-optimized and their processing is simplified because, for example, an undercut between the board and the tread of the inner ring deleted.
Zur stoffschlüssigen Verbindung der einzelnen Teilabschnitte der Innenringe eignet sich bevorzugt eine Impulsschweißung. Dieses Schweißverfahren zeichnet sich aus durch eine hohe Reproduzierbarkeit jeder Schweißung sowie durch geringe Betriebskosten. Die Schweißung erfolgt durch eine Kombination von mechanischem Druck und elektrischer Energie, wobei beide Größen durch Regelkreise konstant gehalten werden. Bei der Impulsschweißung kommt eine hohe Schweißenergie in extrem kurzer Schweißzeit in Millisekunden fast ausschließlich in der Schweißzone zur Wirkung. Vorteilhaft kann mit dem Impulsschweißen eine genau kontrollierte Schweißung realisiert werden. Durch eine Konzentration des Schweißstroms auf die Schweißstelle stellt sich eine gewünschte lokale thermische Belastung ein, wodurch die Werkstoffeigenschaften der Teilabschnitte, die der Schweißzone benachbart sind, kaum beeinflusst werden und sich somit kein Hitzeverzug von Teilabschnitten des Innenrings einstellt. Alternativ zu einer Impulsschweißung schließt die Erfindung als stoffschlüssige Verbindung eine Lötung oder Klebung ein, um die Teilabschnitte der Innenringe dauerfest unlösbar zu verbinden.For cohesive connection of the individual sections of the inner rings is preferably a pulse welding. This welding process is characterized by high reproducibility of each weld and low operating costs. The welding is done by a combination of mechanical pressure and electrical energy, both variables being kept constant by control circuits. With pulse welding, high welding energy in extremely short welding times in milliseconds is almost exclusively effective in the welding zone. Advantageously, a precisely controlled weld can be realized with the pulse welding. By concentrating the welding current on the weld, a desired local thermal load is set, whereby the material properties of the sub-sections adjacent to the welding zone are hardly affected and thus no heat distortion of sections of the inner ring is established. As an alternative to pulsed welding, the invention includes, as an integral connection, soldering or gluing in order to connect the sections of the inner rings in a permanent and non-releasable manner.
Als Maßnahme, um einen Übertritt von Schweißpartikeln aus der Stoßfuge, insbesondere der mittigen Fuge zwischen den Innenringen in die Wälzlagereinheit zu unterbinden, ist bevorzugt ein aus einem metallischen Werkstoff hergestellter Schutzring vorgesehen, der innerhalb der Wälzlagereinheit die Enden der Innenringe umschließt und dabei die Stoßfuge überdeckt.As a measure to prevent a transfer of welding particles from the butt joint, in particular the central joint between the inner rings in the rolling bearing unit, a protective ring made of a metallic material is preferably provided which encloses the ends of the inner rings within the rolling bearing unit and thereby covers the butt joint ,
Zur Darstellung und Sicherung einer relativen Axialposition der beabstandeten Innenringe schließt die Erfindung weiterhin eine Zwischenbuchse oder ein Abstandselement ein, das jeweils stoffschlüssig an den zugewandten Enden der Innenringe verschweißt ist. Die Zwischenbuchse kann im Rahmen einer Vormontage oder nach erfolgtem Einbau zwischen den Innenringen vorgespannt so eingeschweißt werden, damit sich eine definierte Vorspannung der Wälzkörper der Wälzlagereinheit einstellt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die auch als Abstandselement zu bezeichnende Zwischenbuchse mit einem Sensor kombiniert werden. Der Dehnungen aus auftretenden Kontaktkräften der Zwischenbuchse bzw. der Innenringanordnung erfassende Sensor überträgt diese als Signal beispielsweise auf eine zentrale Elektronik oder Messeinrichtung des Fahrzeugs. Der Sensor kann außen auf der Zwischenbuchse oder in einer Längsnut innerhalb der Zwischenbuchse angeordnet werden.To represent and secure a relative axial position of the spaced inner rings, the invention further includes an intermediate bushing or a spacer element, which is in each case materially welded to the facing ends of the inner rings. The intermediate sleeve can be biased as part of a pre-assembly or after completion of installation between the inner rings so that sets a defined bias of the rolling elements of the rolling bearing unit. In accordance with a further embodiment, the intermediate bushing, which can also be referred to as a spacer element, can be combined with a sensor. The strains from occurring contact forces of the intermediate bush or the inner ring arrangement detecting sensor transmits this as a signal, for example, to a central electronics or measuring device of the vehicle. The sensor can be arranged on the outside of the intermediate bushing or in a longitudinal groove inside the intermediate bushing.
Alternativ zu einem insbesondere zylindrisch gestalteten Bauteil kann gemäß der Erfindung eine aus zwei Ringelementen gebildete Zwischenbuchse eingesetzt werden. Dabei wird zunächst an jedem Innenring an der zugewandten Seite ein Ringelement geschweißt, bevor nach Verspannung der Innenringe die Ringelemente mittig im Bereich eines Stoßes stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Alternativ dazu bietet es sich an eine Hülse einzusetzen, die das Ringelement im Stoßbereich außenseitig umschließt und die mit den freien Enden der Ringelemente verschweißt werden kann. Bevorzugt sind die Ringelemente gewellt ausgeführt, wodurch sich eine begrenzte elastische Verbindung für die vorgespannte Innenringanordnung einstellt.As an alternative to a particularly cylindrically shaped component, according to the invention, an intermediate bush formed from two ring elements can be used. In this case, a ring element is first welded to each inner ring on the side facing, before after clamping of the inner rings, the ring elements are centrally connected in the region of a joint cohesively. Alternatively, it lends itself to use a sleeve which surrounds the ring element in the joint area on the outside and which can be welded to the free ends of the ring elements. Preferably, the ring elements are made wavy, which sets a limited elastic connection for the prestressed inner ring assembly.
Zur Schaffung einer gewichtsoptimierten Wälzlagereinheit kann gemäß der Erfindung der mehrfach axial geteilte Innenring einen als Hohlkörper gestalteten Laufring einschließen. Dazu bietet es sich an, einen Hohlkörper aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Stahlblech, als Laufring herzustellen, wobei zumindest die Lauffläche der Wälzkörper oberflächengehärtet ist. Dem Laufring sind dabei ein aus einem Vollmaterial hergestellter Abstandsring und gegenseitig eine Bordscheibe zugeordnet.In order to create a weight-optimized rolling bearing unit, according to the invention the multiply axially divided inner ring may include a race designed as a hollow body. For this purpose, it makes sense to produce a hollow body of a metallic material, in particular of a steel sheet, as a race, wherein at least the running surface of the rolling elements is surface-hardened. The race while a spacer made of a solid material and mutually assigned a flanged wheel.
Eine erfindungsgemäße Wälzlagereinheit mit einer Innenringanordnung, die beispielsweise zwei Innenringe aufweist, kann weiterhin mit einem einteiligen Außenring kombiniert werden. Im vormontierten Zustand, bei dem die Innenringe unmittelbar oder über eine Zwischenbuchse mittelbar zur Sicherung einer Axialposition verbunden sind, ergibt sich dadurch eine Einheit, bei der alle Bauteile unverlierbar zusammengehalten sind.A rolling bearing unit according to the invention with an inner ring arrangement which has, for example, two inner rings can furthermore be combined with a one-part outer ring. In the preassembled state, in which the inner rings are connected directly or indirectly via an intermediate bushing for securing an axial position, results thus a unit in which all components are held together captive.
Alternativ zu einer stoffschlüssigen Verbindung der Innenringe schließt die Erfindung eine formschlüssige Verbindung mittels eines radial vorgespannten Cliprings oder Fixierelements ein. Dazu eignet sich vorzugsweise ein im Querschnitt U-förmiger Clipring, dessen beabstandete Borde in korrespondierende Ringnuten auf der Innenseite der zusammengefügten Innenringe kraft- und formschlüssig verrasten. Ergänzend dazu werden die Borde des Cliprings jeweils stoffschlüssig, insbesondere durch eine Schweißung, mit dem zugehörigen Innenring verbunden.As an alternative to a cohesive connection of the inner rings, the invention includes a positive connection by means of a radially prestressed clip ring or fixing element. For this purpose, preferably a cross-sectionally U-shaped clip ring, the spaced edges of which engage positively and positively in corresponding annular grooves on the inside of the assembled inner rings. In addition, the ribs of the clip ring are each materially connected, in particular by a weld, with the associated inner ring.
Gemäß Anspruch 9 ist zur Vormontage einer Wälzlagereinheit ein folgende Schritte einschließendes Verfahren vorgesehen, um die Innenringe bzw. die Innenringanordnung der Wälzlagereinheit optimal axial vorzuspannen und anschließend stoffschlüssig zu verbinden. Mit dem Verfahren kann beispielsweise der Wälzlagerhersteller eine exakt vorgespannte Wälzlagereinheit an den Kunden ausliefern. Zunächst werden die Außenringe der Wälzlagereinheit in die Vorrichtung oder in die Radnabe eingepresst bis zu einer Anlage an Anschlägen, bei der die Außenringe in einem definierten axialen Abstand zueinander lagepositioniert abgestützt sind. Anschließend erfolgt die Montage der Wälzlagerkäfige und der Wälzkörper, bevor die Innenringe axial in die Vorrichtung eingeführt werden. In einer axial vorgespannten Lage, bei der die Innenringe unmittelbar oder über eine Zwischenbuchse mittelbar gegeneinander abgestützt sind, werden diese Bauteile anschließend verschweißt. Durch eine abgestimmte Länge von Abstandsringen der Innenringe oder einer Zwischenbuchse kann eine definierte Vorspannung der Wälzkörper und folglich ein definiertes Lagerspiel der Wälzlagereinheit eingestellt werden.According to claim 9, the following steps einschließendes method is provided for pre-assembly of a rolling bearing unit to optimally axially bias the inner rings or the inner ring assembly of the rolling bearing unit and then to connect materially. With the method, for example, the bearing manufacturer can deliver a precisely preloaded roller bearing unit to the customer. First, the outer rings of the rolling bearing unit are pressed into the device or into the wheel hub up to a contact with stops, in which the outer rings are supported in positionally position at a defined axial distance from each other. Subsequently, the mounting of the rolling bearing cages and the rolling elements, before the inner rings are inserted axially into the device. In an axially preloaded position, in which the inner rings are indirectly supported directly or indirectly via an intermediate bush against each other, these components are then welded. By a coordinated length of spacer rings of the inner rings or an intermediate bush, a defined bias of the rolling elements and consequently a defined bearing clearance of the rolling bearing unit can be adjusted.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, wobei sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Dabei zeigt:Further features of the invention will become apparent from the following description of the figures, in which embodiments of the invention are shown, wherein the invention is not limited to these embodiments. Showing:
Die Ausführungsbeispiele in den
In
Die
Die
Gemäß der
In
Die
Gemäß
Die Wälzlagereinheit
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1a bis 1i1a to 1i
- Wälzlagereinheit rolling bearing unit
- 2a, 2b2a, 2b
- Kegelrollenlager Tapered roller bearings
- 3a, 3b3a, 3b
- Außenring outer ring
- 44
- Radnabe wheel hub
- 5a, 5b5a, 5b
- Wälzlagerkäfig Rolling bearing cage
- 6a, 6b6a, 6b
- Wälzkörper rolling elements
- 7a, 7b7a, 7b
- Innenring inner ring
- 8a bis 8f8a to 8f
- Innenringanordnung Inner ring arrangement
- 9a, 9b9a, 9b
- Zwischenbuchse between the bush
- 10a, 10b10a, 10b
- Trennfuge parting line
- 11a, 11b11a, 11b
- Sensor sensor
- 1212
- Längsnut longitudinal groove
- 13a bis 13d13a to 13d
- Bordscheibe flanged wheel
- 14a bis 14d14a to 14d
- Laufring race
- 15a bis 15d15a to 15d
- Abstandsring spacer ring
- 16a, 16b 16a, 16b
- Trennfuge parting line
- 17a, 17b17a, 17b
- Trennfuge parting line
- 1818
- Trennfuge parting line
- 19a, 19b19a, 19b
- Laufbahn career
- 20a, 20b20a, 20b
- Innenring inner ring
- 2323
- Clipring clip ring
- 24a, 24b24a, 24b
- Bord shelf
- 25a, 25b25a, 25b
- Ringnut ring groove
- 2626
- Vorrichtung (Radnabe) Device (wheel hub)
- 27a, 27b27a, 27b
- Anschlag attack
- 28a, 28b28a, 28b
- Innenring inner ring
- 2929
- Innenraum inner space
- 3030
- Schutzring protective ring
- 3131
- Zwischenbuchse between the bush
- 32a, 32b32a, 32b
- Ringelement ring element
- 3333
- Hülse shell
- 3434
- Außenring outer ring
- 35a, 35b35a, 35b
- Dichtung poetry
- 36a, 36b36a, 36b
- Dichtlippe sealing lip
- DD
- Druckwinkel contact angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Claims (9)
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